橋梁病害專題知識專家講座

橋梁結(jié)構(gòu)病害分析與改造加固設(shè)計哈爾濱工業(yè)大學(xué)張樹仁教授年1月0哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第1頁

我國橋梁改造加固任務(wù)繁重，據(jù)交通部統(tǒng)計至年底，全國公路網(wǎng)中還有危橋10443座，378439延米。要實現(xiàn)交通部規(guī)劃年底基本毀滅國、省干線公路危橋目標(biāo)，所需資金約為90億元。中國橋梁改造加固市場巨大潛力，吸引了國內(nèi)外眾多有遠(yuǎn)見卓識工程技術(shù)人員和企業(yè)家把注意力轉(zhuǎn)移到這方面來，國外先進(jìn)加固技術(shù)大量涌進(jìn)中國加固市場，各種加固企業(yè)像雨后春筍對應(yīng)而生，成功地創(chuàng)建了一批橋梁改造加固優(yōu)異范例，推進(jìn)了我國橋梁改造工作發(fā)展。提升橋梁改造加固設(shè)計質(zhì)量，是確保加固工程質(zhì)量前提和基礎(chǔ)。橋梁改造加固設(shè)計是比新建橋梁設(shè)計復(fù)雜得多系統(tǒng)工程。我國當(dāng)前情況是“有實力大設(shè)計院無暇顧及，不愿意干，技術(shù)力量較差小型設(shè)計單位又干不了”，橋梁改造加固設(shè)計基本上由科研單位、高等院校和。年1月1哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第2頁各類專業(yè)企業(yè)來負(fù)擔(dān)。各類專業(yè)企業(yè)技術(shù)水平差異較大，值得慶幸是，近幾年來我國確已出現(xiàn)一批技術(shù)能力較高專業(yè)化加固企業(yè)，完成一批橋梁加固工程優(yōu)異范例，他們代表了中國橋梁改造加固主導(dǎo)方向。不過，有些專業(yè)企業(yè)以銷售加固材料為主，業(yè)務(wù)單一，對橋梁加固設(shè)計不熟悉。橋梁改造加固設(shè)計審核制度不規(guī)范，沒有明確加固設(shè)計資質(zhì)要求，橋梁加固設(shè)計市場管理混亂。整理和規(guī)范橋梁加固市場，提升橋梁改造加固設(shè)計質(zhì)量是提升橋梁改造加固工程質(zhì)量主要辦法之一。從技術(shù)角度分析，當(dāng)前我國橋梁改造加固設(shè)計存在主要問題是：（1）基層養(yǎng)護(hù)管理和設(shè)計部門，橋梁病害診療技術(shù)力量微弱，橋梁檢測伎倆落后。橋梁病害診療是進(jìn)行橋梁加固設(shè)計前提和基礎(chǔ)，只有診療清楚，才能對癥下藥。橋梁檢測是橋梁病害診療與分析主要伎倆，檢測應(yīng)重在年1月2哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第3頁分析，并應(yīng)與橋梁加固設(shè)計相結(jié)合。（2）考慮結(jié)構(gòu)損傷影響承載力評定方法還不夠完善。（3）橋梁改造加固總體設(shè)計方案設(shè)計思緒不夠開闊，應(yīng)用技術(shù)單一，設(shè)計深度不夠。（4）個別橋梁加固設(shè)計生搬硬套國外或國內(nèi)其它行業(yè)設(shè)計方法，忽略了橋梁帶載加固分階段受力特點。有些加固設(shè)計只做宏觀定性分析，缺乏科學(xué)地定量分析計算，設(shè)計帶有很大隨意性。針對我國當(dāng)前橋梁改造加固加固市場混亂局面，加強(qiáng)橋梁養(yǎng)護(hù)、管理及設(shè)計與施工技術(shù)隊伍建設(shè)是整理橋梁加固市場主要內(nèi)容之一。尤其是在全國基層橋梁養(yǎng)護(hù)、管理及設(shè)計與施工人員中，普及橋梁病害診療與加固設(shè)計知識是十分必要。年1月3哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第4頁第一章橋梁病害診療第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定第三章橋梁改造加固方案設(shè)計第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算講授提要年1月4哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第5頁第一章橋梁病害診療§1-1環(huán)境原因引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞§1-2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析基本內(nèi)容年1月5哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第6頁混凝土結(jié)構(gòu)病害表現(xiàn)形式各種多樣，引發(fā)病害原因錯綜復(fù)雜，從引發(fā)病害原因來分析，能夠?qū)⑵鋭澐譃閮纱箢悾旱谝活悶橛森h(huán)境作用引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)損傷與破壞。因為混凝土缺點（比如裂隙、孔道、汽泡、孔穴等），環(huán)境中水及侵蝕性介質(zhì)就可能滲透混凝土內(nèi)部，與混凝土中一些成份發(fā)生化學(xué)、物理反應(yīng)，引發(fā)混凝土損傷，影響結(jié)構(gòu)受力性能和耐久性。第二類為由荷載作用或設(shè)計、施工不妥造成混凝土結(jié)構(gòu)損傷。比如，因為超載作用引發(fā)裂縫，動力沖擊作用引發(fā)疲勞破壞。結(jié)構(gòu)辦法和施工方法不妥引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫等。第一章橋梁病害診療年1月6哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第7頁§1-1環(huán)境原因引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞1混凝土碳化混凝土碳化是指混凝土中氫氧化鈣與滲透進(jìn)混凝土中二氧化碳或其它酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)過程。普通情況下混凝土呈堿性，在鋼筋表面形成堿性薄膜，保護(hù)鋼筋免遭酸性介質(zhì)侵蝕，起到了“鈍化”保護(hù)作用。碳化實質(zhì)是混凝土中性化，使混凝土堿性降低，鈍化膜破壞，在水分和其它有害介質(zhì)侵入情況下，鋼筋就會發(fā)生銹蝕。2氯離子侵蝕氯離子對混凝土侵蝕是氯離子從外界環(huán)境侵入已硬化混凝土造成。海水是氯離子主要起源，北方嚴(yán)寒地域冬季道路

、橋面撒鹽化雪除冰都有可能使氯離子滲透混凝土中。氯離子對混凝土侵蝕屬于化學(xué)侵蝕，對結(jié)構(gòu)危害是多方面，但最終表現(xiàn)為鋼筋銹蝕。第一章橋梁病害診療年1月7哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第8頁§1-1環(huán)境原因引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞3堿—骨料反應(yīng)堿—骨料反應(yīng)普通指水泥中堿和骨料中活性硅發(fā)生反應(yīng)，生成堿—硅酸鹽凝膠，并吸水產(chǎn)生膨脹壓力，造成混凝土開裂。堿—骨料反應(yīng)引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)破壞程度，比其它耐久性破壞發(fā)展更加快，后果更為嚴(yán)重。堿—骨料反應(yīng)一旦發(fā)生，極難加以控制，普通不到兩年就會使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)顯著開裂，所以有時也稱堿骨料反應(yīng)是混凝土結(jié)構(gòu)“癌癥”。堿—骨料反應(yīng)破壞最主要特征之一是混凝土表面開裂，裂縫形態(tài)與結(jié)構(gòu)中鋼筋形成限制和約束狀態(tài)相關(guān)：鋼筋限制、約束力強(qiáng)混凝土形成順筋裂縫；鋼筋限制約束作用弱混凝土形成網(wǎng)狀或地圖狀裂縫，在裂縫處有白色凝膠物滲出。堿—骨料反應(yīng)裂縫與其它原因裂縫主要區(qū)分是：第一章橋梁病害診療年1月8哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第9頁§1-1環(huán)境原因引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞①堿—骨料反應(yīng)引發(fā)混凝土局部膨脹，裂縫兩個邊緣出現(xiàn)不平狀態(tài)（錯臺）；是堿骨料反應(yīng)裂縫特有現(xiàn)象；②堿—骨料反應(yīng)與環(huán)境濕度相關(guān)，在同一工程中潮濕部位出現(xiàn)裂縫，而干燥部位卻安然無恙，是堿—骨料反應(yīng)裂縫區(qū)分與其它原因裂縫外觀特征差異之一。③從裂縫出現(xiàn)時間來判斷，堿—骨料反應(yīng)裂縫出現(xiàn)時間較晚，多在施工后5~10年內(nèi)出現(xiàn)，而混凝土收縮裂縫出現(xiàn)時間較早，普通在施工后若干天內(nèi)出現(xiàn)。4凍融循環(huán)破壞滲透混凝土中水在低溫下結(jié)冰膨脹，從內(nèi)部破壞混凝土微觀結(jié)構(gòu)。經(jīng)屢次凍融循環(huán)后，損傷積累將使混凝土剝落酥裂，強(qiáng)度降低。凍融循環(huán)破壞混凝土第一章橋梁病害診療年1月9哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第10頁§1-1環(huán)境原因引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞剝落，開始時在混凝土表面出現(xiàn)粒徑為2-3mm小片剝落，伴隨使用年限增加，剝落量及剝落塊直徑增大，剝落由表及里，發(fā)展速度很快。一經(jīng)發(fā)覺凍融引發(fā)混凝土剝落，必需親密注意剝落發(fā)展情況，及時采取修補(bǔ)辦法。北方地域采取撒鹽除冰，因為鹽類與凍融循環(huán)共同作用引發(fā)鹽凍破壞是凍融循環(huán)破壞一個特殊形式。鹽凍破壞是靜水壓及鹽溶液滲透壓和結(jié)晶壓共同作用結(jié)果，所以，鹽凍破壞要比單純凍融破壞嚴(yán)酷得多。鹽凍破壞區(qū)分于其它破壞形式主要特征是：

①表面分層剝落，骨料暴露，但剝落層下面混凝土完好；②破壞速度快，對未采取防鹽凍辦法而使除冰鹽者，第一章橋梁病害診療年1月10哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第11頁§1-1環(huán)境原因引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞

少則一冬，多則幾冬，即可產(chǎn)生嚴(yán)重鹽凍破壞；③在沒有干擾剝蝕表面或裂縫中可見到白色鹽結(jié)晶體；5鋼筋銹蝕混凝土中鋼筋腐蝕首要條件是鈍化膜壞，混凝土碳化及氯離子侵蝕都會造成覆蓋鋼筋表面堿性鈍化膜破壞，加之有水分和氧侵入，就可能引發(fā)鋼筋腐蝕。鋼筋腐蝕伴有體積膨脹，使混凝土出現(xiàn)沿鋼筋縱向裂縫，造成鋼筋與混凝土之間粘結(jié)力破壞，鋼筋截面面積降低，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力降低，變形和裂縫增大等一系列不良后果，并伴隨時間推移，腐蝕會逐步惡化，最終可能造成結(jié)構(gòu)完全破壞。第一章橋梁病害診療年1月11哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第12頁§1-1環(huán)境原因引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞值得注意是，上述全部侵蝕混凝土和鋼筋作用都需要有水作介質(zhì)。另首先，幾乎全部侵蝕作用對混凝土結(jié)構(gòu)破壞都與侵蝕作用引發(fā)混凝土膨脹，最終造成混凝土開裂相關(guān)。而且當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)開裂后，腐蝕速度將大大加緊。形成造成混凝土結(jié)構(gòu)耐久性深入退化惡化循環(huán)。所以，對新建結(jié)構(gòu)而言，提升混凝土結(jié)構(gòu)耐久性基本路徑是增強(qiáng)混凝土密實度，預(yù)防和控制混凝土開裂，阻止水分侵入；加大混凝土保護(hù)層厚度，預(yù)防因為混凝土保護(hù)層碳化引發(fā)鋼筋鈍化膜破壞。對于在役結(jié)構(gòu)而言，提升混凝土結(jié)構(gòu)耐久性基本思緒是在去除病害根源基礎(chǔ)上，封堵裂縫，修補(bǔ)破損混凝土；增設(shè)防水層，預(yù)防水分侵入。第一章橋梁病害診療年1月12哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第13頁§1-2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析實踐表明，混凝土結(jié)構(gòu)任何損傷與破壞，普通都是首先在混凝土中出現(xiàn)裂縫，裂縫是反應(yīng)混凝土結(jié)構(gòu)病害晴雨表。所以，對混凝土結(jié)構(gòu)損傷檢測，首先應(yīng)從對結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查、檢測與分析入手?；炷两Y(jié)構(gòu)裂縫是由材料內(nèi)部初始缺點、微裂縫擴(kuò)展而引發(fā)。引發(fā)裂縫原因很多，但可歸納為兩大類：第一類：由外荷載引發(fā)裂縫，稱為結(jié)構(gòu)性裂縫（又稱為受力裂縫），其裂縫分布及寬度與外荷載相關(guān)。這種裂縫出現(xiàn)，預(yù)示結(jié)構(gòu)承載力可能不足或存在其它嚴(yán)重問題。第一章橋梁病害診療年1月13哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第14頁§1-2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析第二類：由變形引發(fā)裂縫，稱為非結(jié)構(gòu)性裂縫，如溫度改變、混凝土收縮等原因引發(fā)結(jié)構(gòu)變形受到限制時，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力到達(dá)混凝土抗拉強(qiáng)度極限值時，即會引發(fā)混凝土裂縫，裂縫一旦出現(xiàn)，變形得到釋放，拉應(yīng)力也就消失了。兩類裂縫有顯著區(qū)分，危害效果也不相同，有時兩類裂縫融在一起。調(diào)查資料表明，在兩類裂縫中以變形引發(fā)裂縫占主導(dǎo)約占80%；以荷載引發(fā)裂縫占主導(dǎo)約占20%。對裂縫原因分析是裂縫危害性評定，裂縫修補(bǔ)和加固依據(jù)，若對裂縫不經(jīng)分析研究就盲目進(jìn)行處理，不但達(dá)不到預(yù)期效果，還可能潛藏著突發(fā)性事故危險。第一章橋梁病害診療年1月14哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第15頁§1-2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析1．結(jié)構(gòu)性裂縫（受力裂縫）眾所周知，混凝土抗拉強(qiáng)度很低，抗拉極限應(yīng)變大約為第一章橋梁病害診療換句話說，混凝土即將開裂瞬間，鋼筋應(yīng)力只有

實際上，在正常使用階段鋼筋應(yīng)力遠(yuǎn)大于此值，所以說在正常使用階段鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是避不可免。因而，習(xí)慣上又將這種裂縫稱為正常裂縫。實踐證實，在正常條件下，裂縫寬度小于0.3mm時，鋼筋不致生銹。為確保安全，允許裂縫寬度還應(yīng)年1月15哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第16頁小一些。新頒布<公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范>JTGD62-（以下簡稱<橋規(guī)JTGD62>）要求：鋼筋混凝土構(gòu)件計算特征裂縫寬度不應(yīng)超出以下要求限值：Ⅰ類及Ⅱ類環(huán)境0.2mmⅢ類及Ⅳ類環(huán)境0.15mm圖1-1所表示為鋼筋混凝土簡支梁經(jīng)典結(jié)構(gòu)性裂縫分布示意圖。第一章橋梁病害診療§1-2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析圖1-1鋼筋混凝土梁結(jié)構(gòu)裂縫年1月16哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第17頁圖1-1中①所表示跨中截面附近下緣受拉區(qū)豎向裂縫，是最常見結(jié)構(gòu)性裂縫。在正常設(shè)計和使用情況下，裂縫寬度不大，間距較密，分布均勻。若豎直裂縫寬度過大，預(yù)示結(jié)構(gòu)正截面承載力不足；圖1-1中②所表示為支點（或腹板寬度改變處）附近截面由主拉應(yīng)力引發(fā)斜裂縫。在正常設(shè)計和使用情況下極少出現(xiàn)斜裂縫，即使出現(xiàn)裂縫寬度也很小。若斜裂縫寬度過大，預(yù)示結(jié)構(gòu)斜截面承載力不足，存在發(fā)生斜截面脆性破壞潛在危險，應(yīng)引發(fā)足夠重視。另外，鋼筋混凝土墩柱受壓構(gòu)件因為縱向壓力過大引發(fā)縱向裂縫、預(yù)應(yīng)力筋錨固區(qū)因為局部應(yīng)力過大引發(fā)劈裂裂縫等都屬于結(jié)構(gòu)性裂縫。第一章橋梁病害診療§1-2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析年1月17哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第18頁有些結(jié)構(gòu)性裂縫（受力裂縫）是由設(shè)計錯誤和施工方法不妥所造成。比如：鋼筋錨固長度不足、計算圖式與實際受力不符、次內(nèi)力考慮不全方面和施工安裝構(gòu)件支承吊點錯誤等都能夠使構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。在超靜結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)不均勻沉降，將引發(fā)結(jié)構(gòu)內(nèi)力改變，可能造成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫?；A(chǔ)不均沉降引發(fā)上部結(jié)構(gòu)裂縫，實質(zhì)上是屬于結(jié)構(gòu)性裂縫（受力裂縫）范圍，裂縫分布和寬度與結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)不均沉降情況及大小等各種原因相關(guān)。這種裂縫對結(jié)構(gòu)安全性影響很大，應(yīng)在基礎(chǔ)不均勻沉降停頓或采取加固地基方法消除后，才能進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)裂縫處理。第一章橋梁病害診療§1-2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析年1月18哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第19頁2．非結(jié)構(gòu)性裂縫混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫依據(jù)其形成時間可分為：混凝土硬化前裂縫、硬化過程裂縫和完全硬化后裂縫。非結(jié)構(gòu)性裂縫產(chǎn)生受混凝土材料組成、澆筑方法，養(yǎng)護(hù)條件和使用環(huán)境等等各種原因影響。（1）收縮裂縫在混凝土凝固過程中，因為多出水分蒸發(fā)，引發(fā)混凝土體積縮小稱為干縮。同時，水泥與水起水化作用逐步硬化而形成水泥骨架不停緊密，引發(fā)混凝土體積縮小稱為凝縮。收縮中以干縮為主，占總收縮量8/10~9/10。收縮量隨時間增加而不停加大，早期收縮較快，爾后日趨遲緩。普通混凝土在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下極限收縮變形約為(3~4)×10－4。第一章橋梁病害診療§1-2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析年1月19哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第20頁當(dāng)混凝土成形后，表面水份蒸發(fā)，這種水份蒸發(fā)總是由表及里逐步發(fā)展，截面內(nèi)外溫度不等，內(nèi)外收縮量不一樣?；炷帘砻媸湛s變形受到混凝土內(nèi)部約束或其它約束限制時，即在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，引發(fā)混凝土開裂。尤其是混凝土早期養(yǎng)護(hù)不妥，混凝土表面直接收到風(fēng)吹日曬影響，表面水份蒸發(fā)過快，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，混凝土早期強(qiáng)底低，很輕易出現(xiàn)收縮裂縫。收縮裂縫發(fā)生在混凝土面層，裂縫淺而細(xì)，寬度多在0.05~0.2mm之間。對板類構(gòu)件多沿短邊方向，均勻分布于相鄰兩根鋼筋之間，方向與鋼筋平行。對高度較大鋼筋混凝土梁，因為腰部水平鋼筋間距過大，在腰部（或腹板）產(chǎn)生豎向收縮裂縫，但多集中在構(gòu)件中部，第一章橋梁病害診療§1-2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析年1月20哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第21頁中間寬兩頭細(xì)，至梁上、下緣附近逐步消失，梁底普通沒有裂縫。大致積混凝土在平面部位收縮裂縫較多，側(cè)面也有所見。收縮裂縫對構(gòu)件承載力影響不大，主要影響影響結(jié)構(gòu)外觀和耐久性。（2）溫度裂縫鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伴隨溫度改變將產(chǎn)生熱脹冷縮變形，這種溫度變形受到約束時，在混凝土內(nèi)部就會產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力到達(dá)混凝土抗拉強(qiáng)度極限值時，即會引發(fā)混凝土裂縫，這種裂縫稱為溫度裂縫。按結(jié)構(gòu)溫度場不一樣、溫度變形、溫度應(yīng)力不一樣，溫度裂縫可分為三種類型：①截面均勻溫差裂縫第一章橋梁病害診療§1-2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析年1月21哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第22頁普通橋梁結(jié)構(gòu)為桿件體系長細(xì)結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度改變時，構(gòu)件截面受到均勻溫差作用，可忽略橫截面兩個方向變形，只考慮沿梁長度方向溫度變形，當(dāng)這種變形受到約束時，在混凝土內(nèi)部就會產(chǎn)生拉應(yīng)力，出現(xiàn)裂縫。比如：連續(xù)梁預(yù)留伸縮縫伸縮量過小，或有施工時散落混凝土碎塊等雜物嵌入伸縮縫，或堆集于支座處沒有及時清理，使伸縮縫和支座失靈等，當(dāng)溫度急劇改變時，結(jié)構(gòu)伸長受到約束，上部橋跨結(jié)構(gòu)就會出現(xiàn)這種截面均勻溫差裂縫，嚴(yán)重者還可能造成墩臺破壞。②截面上、下溫差裂縫以橋梁結(jié)構(gòu)中大量采取箱形梁為例，當(dāng)外界溫度驟然第一章橋梁病害診療§1-2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析年1月22哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第23頁改變時，會造成箱內(nèi)外溫度差，考慮到橋梁為長細(xì)結(jié)構(gòu)，能夠認(rèn)為在沿梁長方向箱內(nèi)外溫差是一致，沿水平橫向沒有溫差。將三維熱傳導(dǎo)問題簡化為沿梁豎向溫度梯度來確定，普通假設(shè)梁截面高度方向、溫差呈線性改變。在這種溫差作用下，梁不但有軸向變形，還伴隨產(chǎn)生彎曲變形。梁彎曲變形在超靜定結(jié)構(gòu)中不但引發(fā)結(jié)構(gòu)位移，而且因多出約束存在，還要產(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度應(yīng)力。當(dāng)上、下溫差變形產(chǎn)生應(yīng)力到達(dá)混凝土抗拉強(qiáng)度極限值時，混凝土就要出現(xiàn)裂縫，這種裂縫稱為截面上、下溫差裂縫。第一章橋梁病害診療§1-2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析年1月23哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第24頁③截面內(nèi)外溫差裂縫水泥在水化過程產(chǎn)生一定水化熱，其大部分熱量是在混凝土澆筑后3天以內(nèi)放出。大致積混凝土產(chǎn)生大量水化熱不輕易散發(fā)，內(nèi)部溫度不停上升，而混凝土表層散熱較快，使截面內(nèi)部產(chǎn)生非線性溫度差。另外，預(yù)制構(gòu)件采取蒸氣養(yǎng)護(hù)時，因為混凝土升溫或降溫過快，致使混凝土表面猛烈升溫或降溫，也會使截面內(nèi)部產(chǎn)生非線性溫度差。在這種截面內(nèi)外溫差作用下，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生彎曲變形，截面縱向纖維因溫差伸長將受到約束，產(chǎn)生溫度自應(yīng)力。對超靜定結(jié)構(gòu)還會產(chǎn)生阻止撓曲變形約束應(yīng)力。有時此溫度應(yīng)力是相當(dāng)大，尤其是混凝土早期強(qiáng)度比較較低，很輕易造成混凝土裂縫。第一章橋梁病害診療§1-2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析年1月24哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第25頁混凝土溫度裂縫有以下特點：①裂縫發(fā)生在板上時，多為貫通裂縫；發(fā)生在梁上多為表面裂縫。②梁板式結(jié)構(gòu)或長度較大結(jié)構(gòu)，裂縫多是平行于短邊。③大面積結(jié)構(gòu)（比如橋面鋪裝）裂縫多是縱橫交織。④裂縫寬度大小不一，且沿結(jié)構(gòu)全長沒有多大改變。預(yù)防溫度裂縫主要辦法是合理設(shè)置溫度伸縮縫，在混凝土組成材料中摻入適量磨細(xì)粉煤灰，降低水化熱，加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格控制升溫和降溫速度。第一章橋梁病害診療§1-2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析年1月25哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第26頁第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定§2-1在役混凝土結(jié)構(gòu)承載能力與耐久性評定基本概念§2-2考慮鋼筋腐蝕影響承載能力評定方法基本內(nèi)容年1月26哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第27頁§2-1在役混凝土結(jié)構(gòu)承載能力與耐久性評定基本概念混凝土結(jié)構(gòu)受到損傷后，需要對結(jié)構(gòu)損傷原因和程度進(jìn)行分析，對損傷對結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性影響進(jìn)行評定，其主要內(nèi)容是：①考慮結(jié)構(gòu)損傷影響承載能力評定②在役結(jié)構(gòu)剩下使用壽命評定在評定分析基礎(chǔ)上，依據(jù)經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，制訂科學(xué)維修加固方案，提出結(jié)構(gòu)處理辦法。評定現(xiàn)有結(jié)構(gòu)安全可靠性關(guān)鍵問題是確定考慮結(jié)構(gòu)病害損傷后結(jié)構(gòu)承載能力。橋梁結(jié)構(gòu)承載能力評定通常采取以下三個路徑：①依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求對照橋梁存在缺點及病害進(jìn)行綜合評定比如我國<公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范>中對橋梁技術(shù)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)和裂縫寬度，都做了要求。依此標(biāo)準(zhǔn)將橋梁技術(shù)情況劃分為四類。公路養(yǎng)護(hù)第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定年1月27哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第28頁§2-1在役混凝土結(jié)構(gòu)承載能力與耐久性評定基本概念管理部門推廣使用<橋梁技術(shù)情況評定教授系統(tǒng)>也屬于綜合評定方法，這種評定方法只能給出宏觀分析結(jié)果。②現(xiàn)場荷載試驗評定方法經(jīng)過現(xiàn)場荷載試驗（靜載試驗和動載試驗）可直接檢測結(jié)構(gòu)實際承載力。荷載試驗與理論計算分析相結(jié)合是比較符合實際承載力評定方法，但試驗設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)難度高，經(jīng)費支出大，當(dāng)前尚難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。③理論計算分析評定方法在現(xiàn)場調(diào)查和病害檢測分析基礎(chǔ)上，考慮結(jié)構(gòu)病害、損傷影響，按現(xiàn)行規(guī)范計算結(jié)構(gòu)承載力是國內(nèi)采取承載力評定主要方法。第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定年1月28哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第29頁§2-1在役混凝土結(jié)構(gòu)承載能力與耐久性評定基本概念結(jié)構(gòu)剩下使用壽命預(yù)測是耐久性評定關(guān)鍵內(nèi)容。結(jié)構(gòu)剩下壽命系指在不加維修或正常維修及正常使用條件下，結(jié)構(gòu)可能繼續(xù)使用年限。鋼筋銹蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命主要原因，所以，普通將鋼筋銹蝕作為判斷混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命終止標(biāo)準(zhǔn)?；炷两Y(jié)構(gòu)剩下壽命評定是個當(dāng)前還未很好處理科研課題，它包括到鋼筋銹蝕破壞機(jī)理和鋼筋銹蝕脹力模型研究和耐久性終止標(biāo)準(zhǔn)確實定。當(dāng)前，對在役結(jié)構(gòu)耐久性評定和剩下壽命預(yù)測，大多還是依賴有經(jīng)驗工程技術(shù)人員作出經(jīng)驗性評價和處理意見。第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定年1月29哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第30頁§2-2考慮鋼筋腐蝕影響承載能力評定方法1、鋼筋銹蝕對結(jié)構(gòu)承載力影響混凝土中鋼筋腐蝕是造成混凝土結(jié)構(gòu)損傷，影響結(jié)構(gòu)承載能力最主要原因，其主要表現(xiàn)是：①鋼筋腐蝕后，使鋼筋有效截面面積降低；②鋼筋腐蝕后，力學(xué)性能劣化，強(qiáng)度降低；③鋼筋腐蝕后，混凝土保護(hù)層開裂甚至脫落，使混凝土有效斷面降低；④鋼筋腐蝕后，鋼筋與混凝土之間粘結(jié)性能退化，影響鋼筋與混凝土共同工作。（1）腐蝕鋼筋屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度鋼筋腐蝕對其力學(xué)性能影響取決于腐蝕程度。試驗研究表明，腐蝕鋼筋屈服強(qiáng)度與對應(yīng)截面損失率之間關(guān)系，基本上服從線性關(guān)系。第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定年1月30哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第31頁§2-2考慮鋼筋腐蝕影響承載能力評定方法牛荻濤[]在綜合分析試驗資料基礎(chǔ)上，給出了腐蝕鋼筋實際屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度計算表示式為第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定（2-1）

（2-2）

年1月31哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第32頁§2-2考慮鋼筋腐蝕影響承載能力評定方法（2）腐蝕鋼筋與混凝土之間粘結(jié)性能退化對承載力影響?；炷林袖摻罡g后，在鋼筋與混凝土接口上生成疏松銹層，破壞鋼筋表面與混凝土之間化學(xué)膠結(jié)力，并降低了鋼筋與混凝土之間摩擦力；對變形鋼筋橫肋銹蝕將降低鋼筋和混凝土之間機(jī)械咬協(xié)力，保護(hù)層混凝土銹脹開裂甚至脫落，則降低外圍混凝土對鋼筋約束，全部這些原因都將造成鋼筋與混凝土之間粘結(jié)性能退化。鋼筋腐蝕引發(fā)鋼筋與混凝土之間粘結(jié)性能退化，將造成鋼筋與混凝土不能很好協(xié)同工作。鋼筋發(fā)生嚴(yán)重腐蝕時，鋼筋與混凝土之間粘結(jié)力顯著降低，鋼筋與混凝土之間共同工作能力減弱，梁受力第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定年1月32哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第33頁§2-2考慮鋼筋腐蝕影響承載能力評定方法

特征靠近于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力拉桿或配有普通鋼筋無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁。因為當(dāng)前人們對鋼筋腐蝕引發(fā)粘結(jié)力退化規(guī)律及其對受拉鋼筋強(qiáng)度發(fā)揮影響程度還不十分清楚，所以，現(xiàn)今只能用一個協(xié)同工作降低系數(shù)來考慮粘結(jié)退化影響。協(xié)同工作降低系數(shù)與鋼筋銹蝕量或銹脹裂縫寬度相關(guān)。冶金建筑科學(xué)研究院試驗研究表明，鋼筋截面損失率大于10%時，鋼筋與混凝土之間粘著力顯著降低，應(yīng)考慮鋼筋與混凝土協(xié)同工作降低系數(shù)影響，提議將其承載力乘以0.8~0.9系數(shù)。2、考慮鋼筋腐蝕影響承載能力計算（1）正截面抗彎承載力按<橋規(guī)JTGD62>要求，構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)基本方程式為：第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定年1月33哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第34頁§2-2考慮鋼筋腐蝕影響承載能力評定方法第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定（2-3）

年1月34哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第35頁§2-2考慮鋼筋腐蝕影響承載能力評定方法對使用多年在役結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載能力評定時，應(yīng)考慮鋼筋腐蝕影響。其承載力計算基本方程與普通鋼筋混凝土構(gòu)件基本相同，只是在計算鋼筋應(yīng)力項時，應(yīng)采取腐蝕鋼筋實際屈服強(qiáng)度和腐蝕后有效截面積，并計入?yún)f(xié)同工作降低系數(shù)，考慮鋼筋與混凝土之間粘結(jié)性能退化影響。

考慮鋼筋銹蝕影響受彎構(gòu)件正截面承載力計算基本方程可由內(nèi)力平衡條件求得第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定年1月35哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第36頁§2-2考慮鋼筋腐蝕影響承載能力評定方法第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定圖2-1考慮鋼筋腐蝕影響受彎構(gòu)件正截面承載力計算簡圖年1月36哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第37頁§2-2考慮鋼筋腐蝕影響承載能力評定方法第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定（2-4）

（2-5）

公式適用條件是

（2-6）

年1月37哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第38頁§2-2考慮鋼筋腐蝕影響承載能力評定方法第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定（2-7）年1月38哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第39頁§2-2考慮鋼筋腐蝕影響承載能力評定方法應(yīng)該指出，公式（2-4）和（2-5）是針對受拉鋼筋腐蝕單筋T形截面導(dǎo)出，因為計算中不考慮受拉區(qū)混凝土抗拉作用，所以，在公式中未計入鋼筋腐蝕引發(fā)混凝土截面損傷。假如受壓區(qū)混凝土截面損失較大時，則應(yīng)考慮其對承載力影響。2、斜截面抗剪承載力對在役結(jié)構(gòu)斜截面抗剪承載力計算，應(yīng)考慮斜裂縫對混凝土抗剪承載力影響，及鋼筋銹蝕對箍筋和彎起鋼筋抗剪承載力影響。斜截面抗剪承載力計算表示式可改寫為以下形式。第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定年1月39哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第40頁§2-2考慮鋼筋腐蝕影響承載能力評定方法第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定（2-10）（2-9）（2-8）年1月40哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第41頁§2-2考慮鋼筋腐蝕影響承載能力評定方法第二章混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評定年1月41哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第42頁第三章橋梁改造加固方案設(shè)計

§3-1橋梁改造加固方案設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)§3-2型橋梁加固方案評述基本內(nèi)容年1月42哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第43頁基本內(nèi)容在對橋梁結(jié)構(gòu)病害檢測分析和判定評定基礎(chǔ)上，依據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件和使用要求，有針對性地制訂加固方案。年1月43哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第44頁§3-1橋梁改造加固方案設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)1．分清加固性質(zhì)依據(jù)橋梁病害檢測分析和判定評定結(jié)果，橋梁結(jié)構(gòu)加固設(shè)計應(yīng)分為：承載力加固（強(qiáng)度加固）、使用功效加固（剛度加固）和耐久性加固等三種情況。承載力加固是確保結(jié)構(gòu)安全工作基礎(chǔ)，是橋梁改造加固設(shè)計關(guān)鍵內(nèi)容，其內(nèi)容包含正截面抗彎承載力加固和斜截面抗剪承載力兩部分。承載力加固應(yīng)考慮分階段受力特點，注意新加補(bǔ)強(qiáng)材料與原結(jié)構(gòu)整體工作。使用功效加固是確保橋梁正常工作需要，主要是對活載變形或振動過大構(gòu)件，加大截面尺寸，增加截面剛度，以滿足結(jié)構(gòu)使用功效要求。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月44哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第45頁§3-1橋梁改造加固方案設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)耐久性加固是指對結(jié)構(gòu)損傷部位進(jìn)行修復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)，以阻止結(jié)構(gòu)損傷部分性能繼續(xù)惡化，消除損傷隱患，提升結(jié)構(gòu)可靠性，提升結(jié)構(gòu)使用功效，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。2．橋梁加固與加寬設(shè)計相結(jié)合在公路改造設(shè)計中，很多情況下橋梁加固和加寬是同時進(jìn)行。在加寬寬度不大情況下，盡可能將加寬部分與原橋連為一體，使新舊橋共同工作，利用新加寬部分，調(diào)整原橋內(nèi)力，減輕原梁負(fù)擔(dān)，間接到達(dá)加固補(bǔ)強(qiáng)目標(biāo)。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月45哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第46頁§3-1橋梁改造加固方案設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)3．注意各種加固補(bǔ)強(qiáng)方法綜合應(yīng)用

橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)方法很多，不過基本上能夠劃分為兩大類：第一類為改變結(jié)構(gòu)體系，調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力、減輕原梁負(fù)擔(dān)。比如：加斜撐降低梁跨度、簡支梁改為連續(xù)結(jié)構(gòu)、增加縱梁數(shù)目、調(diào)換梁位、加大新建邊梁截面尺寸，調(diào)整橫向分布系數(shù)，減輕原梁負(fù)擔(dān)等。第二類為加大截面尺寸和配筋，加固微弱構(gòu)件。對微弱構(gòu)件進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)方法很多，從作用原理可分為兩大類：第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月46哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第47頁§3-1橋梁改造加固方案設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)①在受拉區(qū)直接增設(shè)抗拉補(bǔ)強(qiáng)材料，比如：補(bǔ)焊鋼筋，粘貼鋼板，粘貼高強(qiáng)復(fù)合纖維（碳纖維、芳綸纖維）等。這種加固方法，設(shè)計時，必須考慮橋梁帶載加固分階段受力特點。后加補(bǔ)強(qiáng)材料強(qiáng)度發(fā)揮程度受原梁變形限制，普通情況下是達(dá)不到其抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。尤其是采取直接粘貼高強(qiáng)復(fù)合纖維加固時，在極限狀態(tài)下，復(fù)合纖維高強(qiáng)抗拉性能根本無法充分發(fā)揮作用，“大馬拉小車”是一個極大浪費。若不考慮分階段受力特點，過高預(yù)計了后加補(bǔ)強(qiáng)材料作用，設(shè)計是不安全。②采取預(yù)加力原理進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，比如：體外預(yù)應(yīng)力加固，韓國M.S企業(yè)SRAP加固工藝等。因為預(yù)加力作用，改進(jìn)了原梁應(yīng)力狀態(tài)，提升了原梁承載能力和抗裂性能。采取預(yù)加力加固，能夠充分發(fā)揮加固補(bǔ)強(qiáng)材料力學(xué)性能，提升了材料利用效率。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月47哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第48頁§3-1橋梁改造加固方案設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該指出，在進(jìn)行橋梁加固方案設(shè)計時，應(yīng)尤其注意是：在保持原梁截面尺寸不變前提下，采取上述對受拉區(qū)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)方法，加固后截面所能負(fù)擔(dān)最大承載力是有限。承載力提升幅度取決于原梁配筋率，與所采取加固方法無關(guān)。在一些情況下，因為原梁高度較小，相對配筋率較大，單純采取受拉區(qū)加固補(bǔ)強(qiáng)，仍不能滿足設(shè)計荷載要求時（比如：設(shè)計荷載由汽—15，提升到公路Ⅰ級），可采取加厚橋面方法同時對梁受壓區(qū)加固，增加梁有效高度，亦可到達(dá)提升原梁承載力目標(biāo)。通常作法是結(jié)合橋面鋪裝層維修，采取有效結(jié)構(gòu)辦法，第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月48哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第49頁§3-1橋梁改造加固方案設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)加強(qiáng)橋面鋪裝層與原梁翼板整體連接，設(shè)計中可考慮部分橋面鋪裝層混凝土參加主梁共同工作。另外，橋梁加固設(shè)計應(yīng)注意各種加固方法綜合利用，經(jīng)過調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力，盡可能地減輕原梁負(fù)擔(dān)，將加固補(bǔ)強(qiáng)工作量壓縮到最少。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月49哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第50頁§3-2典型橋梁加固方案評述1．鞍千9號橋加固設(shè)計設(shè)計單位：原哈爾濱建筑工程學(xué)院實施時間：1987年（1）原橋基本情況和加固設(shè)計要求鞍千9號橋位于遼寧省鞍山至千山公路上見圖3－1，原橋為跨徑L=12m單跨二梁式鋼筋混凝土簡支梁橋，設(shè)計荷載為汽—15，掛—80，橋面凈空為凈—7，下部結(jié)構(gòu)為座落于巖盤上沉井基礎(chǔ)，重力式混凝土橋臺。鞍千公路擴(kuò)建為二級路，路基寬度為12m，行車道寬度為9m，在橋位處道路雙側(cè)加寬，橋面凈空為凈－9+2×1.5m，橋梁設(shè)計荷載提升為汽—20，掛—100。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月50哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第51頁§3-2型橋梁加固方案評述（2）橋梁現(xiàn)場調(diào)查和承載力檢算現(xiàn)場檢測發(fā)覺，原梁混凝土質(zhì)量良好，未有發(fā)覺可見裂縫，實測混凝土強(qiáng)度在26Mpa以上。經(jīng)檢算原梁能夠滿足原設(shè)計荷載汽—15，掛—80要求。但距汽—20，掛—100要求，正截面承載力相差約15%。查閱原設(shè)計圖紙和現(xiàn)場實際查對，原橋為座落于巖盤上小沉井基礎(chǔ)，橋臺混凝土質(zhì)量良好，經(jīng)檢算認(rèn)為原橋基礎(chǔ)含有較大超載潛力。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月51哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第52頁§3-2型橋梁加固方案評述（3）加固設(shè)計關(guān)鍵點

①利用原橋基礎(chǔ)承載潛力，采取插入錨固鋼筋，加大橋臺蓋梁懸臂長度。②新加寬部分與原梁整體工作，適當(dāng)加大新增主梁截面尺寸，增加邊梁剛度，調(diào)整荷載橫向分布系數(shù)，減輕原梁負(fù)擔(dān)。為了加強(qiáng)新加寬部分與原梁整體工作，將原梁懸臂混凝土鑿掉50cm，露出懸臂鋼筋與新加寬部分橋面板鋼筋焊接；在支點和跨中增設(shè)連接橫梁。③去除原橋面鋪裝層，全橋統(tǒng)一加鋪10cm厚橋面鋪裝混凝土，為了加強(qiáng)新舊混凝土之間連接，將原橋面頂面鑿成齒槽，確保新舊混凝土共同工作。計入6cm橋面鋪裝層參加主梁工作，即梁有效高度增加6cm。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月52哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第53頁§3-2型橋梁加固方案評述（4）方案評述①該方案充分利用了原橋沉井基礎(chǔ)承載潛力，采取插入錨固鋼筋，接長墩臺蓋梁懸臂，節(jié)約了大量下部結(jié)構(gòu)工量費用。②采取加大新建邊梁剛度，調(diào)整荷載橫向分布系數(shù)，減輕原梁負(fù)擔(dān)和橋面鋪裝層參加主梁工作，增加梁有效高度等綜合辦法，使原梁在不增加配筋情況下，滿足汽—20，掛—100承載要求。（5）改進(jìn)提議①蓋梁懸臂接長，若采取體外預(yù)應(yīng)力筋或預(yù)應(yīng)力錨筋技求施工更為方面，結(jié)構(gòu)更為可靠。②為確保橋面鋪裝混凝土與橋面板共同工作，加強(qiáng)二者之間連接，應(yīng)設(shè)置錨固短鋼筋，橋面鋪裝層應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)或摻入高強(qiáng)復(fù)合纖維，增強(qiáng)混凝土抗裂能力。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月53哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第54頁§3-2型橋梁加固方案評述2．洪河1號橋設(shè)計單位：原哈爾濱建筑工程學(xué)院實施時間：1988年（1）原橋基本情況和加固設(shè)計要求

洪河1號橋位于黑龍江省二龍山至撫遠(yuǎn)公路，原橋為跨徑8m單跨裝配式鋼筋混凝土簡支板梁橋，全橋由7塊寬度為100cm板組成。設(shè)計荷載為汽—15，掛—80，橋面凈空為凈—7，下部結(jié)構(gòu)為混凝土輕型橋臺，擴(kuò)大基礎(chǔ)。二撫公路擴(kuò)建為二級公路，路基寬度為12m，行車道寬度為9m，在橋位處道路雙側(cè)加寬，橋面凈空為凈9+2×1.5m，橋梁設(shè)計荷載提升為汽—20，掛—100。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月54哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第55頁§3-2型橋梁加固方案評述（2）橋梁現(xiàn)場調(diào)查和承載力檢算現(xiàn)場檢測發(fā)覺原梁混凝土質(zhì)量良好，經(jīng)回彈測定混凝土強(qiáng)度在28Mpa以上。經(jīng)檢算原橋能夠滿足汽—15、掛—80承載要求，但距汽—20，掛—100要求正截面承載力相差18%。現(xiàn)場調(diào)查發(fā)覺，原橋橋臺前墻混凝土質(zhì)量良好，未發(fā)覺基礎(chǔ)不均勻沉降現(xiàn)象。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月55哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第56頁§3-2型橋梁加固方案評述（3）加固設(shè)計關(guān)鍵點①按加寬橋面凈空要求，加寬部分采取2×2塊寬度為125cm鋼筋混凝土矩形板。按新加寬部分與原橋共同工作計算，靠邊第2、3塊板受力最大，邊板位于人行道下面，受力較小。為此，將原橋邊板（1號和7號）塊分別移至新加寬部分最外側(cè)位置，中間空出250cm空隙，布置新制作2塊125cm鋼筋混凝土矩形板（A、B或C、D），新板鋼筋按受力需要配置。②將原橋面鋪裝混凝土鑿除，全橋統(tǒng)一加鋪10cmC30陶礫混凝土。為了加強(qiáng)新舊混凝土之間聯(lián)絡(luò)，在原橋面應(yīng)鑿成齒槽。③原橋橋臺及基礎(chǔ)雙側(cè)加寬，新加基礎(chǔ)部分基底設(shè)50cm水撼砂墊層。為了加強(qiáng)橋臺臺身新舊混凝土之間連接，在原橋臺臺身插入錨固鋼筋。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月56哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第57頁§3-2型橋梁加固方案評述（4）方案評述①采取調(diào)換梁位方法，合理利用原板承載潛力，最大程度地發(fā)揮新板作用。②改用輕質(zhì)陶礫混凝土橋面鋪裝，減輕橋梁恒載內(nèi)力。采取上述綜合辦法，在保持原梁配筋不增加前提下，到達(dá)了汽—20，掛—100承載要求。③陶礫混凝土橋面鋪裝中應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)或摻入適量高強(qiáng)復(fù)合短纖維，提升橋面鋪裝抗裂能力。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月57哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第58頁§3-2型橋梁加固方案評述3．坂頭大橋設(shè)計單位：交通部第一公路工程總企業(yè)設(shè)計所[4]

廈門市公路局[5]實施時間：第一次加固1955年 第二次加固1999年（1）原橋基本情況及承載力評定板頭大橋位于國道324線廈門段，原橋建于1953年，其結(jié)構(gòu)為四跨鋼筋混凝土變高度連續(xù)T梁，外加一跨鋼筋混凝土簡支梁，其跨度劃分及橋梁橫斷面如圖3-3所表示。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月58哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第59頁§3-2型橋梁加固方案評述原橋設(shè)計荷載為汽—13級。國道324線廈門段改擴(kuò)建工程要求將橋梁設(shè)計荷載提升為汽—超20級。為了探討原橋加固利用可行性，1995年對原橋進(jìn)行詳細(xì)外觀檢驗和荷載試驗。試驗結(jié)果表明：①橋梁主體結(jié)構(gòu)未發(fā)覺顯著破損和裂縫，混凝土質(zhì)量很好，強(qiáng)度等級均在C25以上；②連續(xù)梁各支點截面抗彎承載較高能夠滿足汽—超20承載要求。連續(xù)梁各跨中截面抗彎承載力較低，不能滿足汽—超20要求，必需進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。③各跨中截面實測撓度值，均小規(guī)范要求允許值。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月59哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第60頁§3-2型橋梁加固方案評述（2）加固設(shè)計關(guān)鍵點針對原橋為變高度連續(xù)梁特點和只需對跨中正截面抗彎承載力進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)要求，采取沿橋梁全長布置直線型體外預(yù)應(yīng)力束加固。在每個梁肋兩側(cè)跨中截面下緣處對稱布置515.2鋼絞線，鋼絞線束在梁端張拉，采取OVM錨錨固，鋼絞線束采取鋼套管保護(hù)。（見圖3-4）該橋第一次加固于1995年完成，據(jù)文件[5]介紹，橋梁加固后使用情況良好，但1999年4月檢驗發(fā)覺有一根鋼絞線束下垂，深入調(diào)查發(fā)覺有一根鋼絞線在橋頭端斷裂，有二根鋼絞線在游動錨板處斷裂。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月60哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第61頁§3-2型橋梁加固方案評述應(yīng)該指出文件[5]介紹橋梁加固施工情況與文件[4]介紹加固設(shè)計方案（圖3-4）略有不一樣。實際實施時，體外預(yù)應(yīng)力筋束張拉改為采取自行設(shè)計游動錨板在中間張拉方案，鋼絞線束在橋梁端部用墩頭錨固。文件[5]認(rèn)為施工中采取錨具選型不妥，游動錨板固定差，鋼絞線防護(hù)鋼套筒空隙過大是造成鋼絞線束下垂和斷裂原因。在第二次加固時，做了以下改進(jìn)：①取消中間游動錨板，仍采取通常布置直線鋼絞線束，鋼鉸線束在一端橋臺張拉，另一端為固定端，采取OVM錨具。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月61哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第62頁§3-2型橋梁加固方案評述②取消鋼鉸線束外面防護(hù)鋼套管，改為聚乙烯塑料包裹，并做好固定辦法。1999年按上述改進(jìn)方案對全部8根體外預(yù)應(yīng)力筋束進(jìn)行了更換。到當(dāng)前使用情況良好。（3）方案評述①該加固設(shè)計巧妙地利用了原橋為變高度連續(xù)梁縱向布置特點和只需對跨中截面抗彎承載力加固設(shè)計要求，采取靠近跨中截面下邊緣通常布置直線型體外預(yù)應(yīng)力筋加固補(bǔ)強(qiáng)原設(shè)計方案基本上是合理。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月62哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第63頁§3-2型橋梁加固方案評述②施工中采取游動錨中間張拉方案，結(jié)構(gòu)不夠合理。，中間游動錨板雙向錨具變形損失過大是造成鋼絞線束下垂，有效預(yù)應(yīng)力值降低直接原因。為了防止在橋臺端進(jìn)行張拉施工不便，可在連續(xù)梁支點截面下方設(shè)置錨固裝置，預(yù)應(yīng)力鋼筋分段設(shè)置，分段張拉。③體外預(yù)應(yīng)力筋錨固可靠性是確保全橋安全工作基礎(chǔ)。應(yīng)用采取含有防松動裝置專用OVM錨具，錨孔端部應(yīng)擴(kuò)孔為喇叭型，以預(yù)防鋼筋振動時，卡緊斷絲。④為了降低體外預(yù)應(yīng)力筋束振動影響，對于較長體外預(yù)應(yīng)力筋束，每隔6~10m，應(yīng)設(shè)置一個固定裝置。⑤體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)采取專門生產(chǎn)含有防腐蝕保護(hù)鋼絞線，我國普通采取PE管外套，內(nèi)裝黃油保護(hù)層。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月63哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第64頁§3-2型橋梁加固方案評述4．安徽五河淮河大橋加固加寬設(shè)計[10]（1）加固加寬設(shè)計與施工關(guān)鍵點五河淮河公路大橋于1978年建成，60m+4×90m+60m帶掛孔T形剛構(gòu)。懸臂長度30m，橫斷面為變高度單箱雙室箱梁，掛孔30m簡支T梁5片，高1.9m，間距2.0m，頂寬同箱梁，見圖3-5。設(shè)計荷載汽車—15級，掛—80，人群荷載2.5kN/m2，設(shè)計行車速度60km/h。該橋使用狀態(tài)良好，只是T構(gòu)懸臂撓度略大。營運23年之后，年計劃利用舊橋，加寬到4車道橋面總寬17.8m，荷載標(biāo)準(zhǔn)提升到汽車—超20級，掛車—120，人群荷載3.5kN/m2，設(shè)計車速100km/h。幾經(jīng)研究，擬采取在箱梁兩側(cè)將懸臂板加厚并加寬到4.72m，T構(gòu)墩頂設(shè)一矮塔，兩邊張拉斜拉索加固方法，如圖3-6所表示。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月64哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第65頁§3-2型橋梁加固方案評述

①方案1：索塔兩邊各拉兩根繞過矮塔斜拉索，每根拉索由22束415.2mm外包PE防護(hù)層鋼絞線組成，OVM5-4夾片錨。②方案2：采取一根繞過矮塔斜拉索，由2束OVM200-15-37型拉索組成，LSM15-37素錨具。

該橋采取部分卸載加固，主要施工步驟以下：①拆除原橋人行道、欄桿及橋面鋪裝混凝土；②拆除原橋掛孔T梁橫向聯(lián)絡(luò)，卸下T梁；③鑿除原橋T構(gòu)箱梁部分?jǐn)嗝妫谙鋬?nèi)增設(shè)用于錨固斜拉索鋼筋混凝土錨固橫梁，加大箱梁翼緣板懸臂長度，加大T構(gòu)懸臂端支承橫梁（牛腿）長度。澆筑T構(gòu)墩頂主塔；④安裝和張拉懸臂端斜拉索；第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月65哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第66頁§3-2型橋梁加固方案評述⑤安裝掛孔T梁；⑥澆筑橋面鋪裝混凝土，設(shè)置防水層和瀝青混凝土面層，安裝人行道及欄護(hù)。計算結(jié)果表明，因為斜拉索作用，改變了原梁T構(gòu)受力狀態(tài)，減輕了原梁T構(gòu)負(fù)擔(dān)，在不增加原梁T構(gòu)斷面尺寸和配筋情況下能夠滿足汽—超20，掛—120受力要求。加固后T構(gòu)懸臂活載撓度值顯著降低。第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月66哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第67頁§3-2型橋梁加固方案評述（2）方案評述①將斜拉索結(jié)構(gòu)用于橋梁改造加固，結(jié)構(gòu)構(gòu)思新奇，加固效果顯著。因為斜拉索作用，改變了結(jié)構(gòu)體系和截面應(yīng)力分布狀態(tài)，減輕了原結(jié)構(gòu)負(fù)擔(dān)，在保持原結(jié)構(gòu)斷面尺寸和配筋基本不變前提下，能夠大幅度地提升設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)。②該橋采取部分卸載加固方案，提升了加固材料——斜拉索利用效率。二期恒載（掛孔T梁及橋面鋪裝、人行道攔桿梁）和活載由加固后索—梁組合體系負(fù)擔(dān)，充分發(fā)揮了斜拉索作用。假如將原橋掛孔30m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁改為鋼或鋼—混凝土組合梁結(jié)構(gòu)，將橋面鋪裝層改為輕質(zhì)陶礫混凝土能夠大幅度降低二期恒載，將原橋T構(gòu)加固工作量壓縮到最小。③重視T構(gòu)箱梁內(nèi)部新加結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計，采取植筋技術(shù)，確保新加鋼筋牢靠錨固。是新舊結(jié)構(gòu)整體工作基礎(chǔ)。箱梁翼板加長部分，應(yīng)配置橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋。

第三章橋梁改造加固方案設(shè)計年1月67哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第68頁第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算

§4-1橋梁加固微弱構(gòu)件分階段受力特點

§4-2橋梁加固微弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算

§4-3橋梁加固微弱構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算§4-4體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件實用設(shè)計方法基本內(nèi)容年1月68哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第69頁§4-1橋梁加固微弱構(gòu)件分階段受力特點橋梁結(jié)構(gòu)自重較大，普通均采取帶載加固。構(gòu)件自重及恒載由原梁承受，活載由加固后截面承受。橋梁加固微弱受彎構(gòu)件承載力計算，應(yīng)考慮分階段受力特點，按兩階段受力構(gòu)件計算。橋梁加固微弱受彎構(gòu)件正截面補(bǔ)強(qiáng)加固方法很多，從加固部位上可劃分為加筋類和加砼類兩種：①加筋類：采取加焊鋼筋、粘貼鋼板或其它纖維復(fù)合材料，對構(gòu)件受拉區(qū)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，或采取體外預(yù)應(yīng)力對構(gòu)件受拉區(qū)進(jìn)行間接補(bǔ)強(qiáng)。第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月69哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第70頁§4-1橋梁加固微弱構(gòu)件分階段受力特點

直接加筋類加固構(gòu)件受力特點是，后加鋼筋（或其它纖維復(fù)合材料）只承受活載引發(fā)拉應(yīng)力，在普通情況下，后加補(bǔ)強(qiáng)材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮作用，加固構(gòu)件破壞由原梁受拉鋼筋控制，設(shè)計時應(yīng)考慮分階段受力特點。體外預(yù)應(yīng)力加固構(gòu)件應(yīng)按混凝土梁與體外預(yù)應(yīng)力筋組成組合體系計算，并應(yīng)考慮分階段受力特點。②加砼類：采取加厚橋面板方法，對混凝土受壓區(qū)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，增加梁有效高度，亦可到達(dá)提升構(gòu)件承載力目標(biāo)。對受壓區(qū)加砼類構(gòu)件來說，因為考慮混凝土塑性發(fā)展，分階段受力影響不大，其承載力可按普通鋼筋混凝土構(gòu)件計算。橋梁加固微弱受彎構(gòu)件斜截面普通采取粘貼鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）增加斜筋或箍筋截面面積進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。后加鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）只承受活載引發(fā)剪力，設(shè)計時亦應(yīng)考慮分階段受力特點。第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月70哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第71頁§4-2橋梁加固微弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算在試驗研究基礎(chǔ)上，引入以下基本假設(shè)作為直接加筋類橋梁加固微弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算依據(jù)：①橋梁帶載加固應(yīng)考慮分階段受力特點。一期荷載效應(yīng)（自重及恒載效應(yīng)）由原梁負(fù)擔(dān)，構(gòu)件處于彈性工作階段，截面應(yīng)力（或應(yīng)變）按材料力學(xué)公式計算；二期荷載效應(yīng)（活載效應(yīng)）由加固后截面負(fù)擔(dān)；②不一樣受力階段截面變形均符合平截面假設(shè)；第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月71哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第72頁§4-2橋梁加固微弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算圖4-1加筋類橋梁加固微弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算圖式年1月72哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第73頁§4-2橋梁加固微弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算加固微弱構(gòu)件正截面抗彎承載力計算公式，由內(nèi)平衡條件求得（圖3-1）：（4-1）

（4-2）

公式適用條件：（4-3）

年1月73哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第74頁§4-2橋梁加固微弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月74哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第75頁§4-2橋梁加固微弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算（4-4）

（4-5）

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（4-9）

年1月75哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第76頁§4-2橋梁加固微弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月76哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第77頁§4-2橋梁加固微弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月77哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第78頁§4-2橋梁加固微弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算（4-10）

從上式能夠看出，加固后梁最大承載力主要與原梁截面尺寸相關(guān)，承載力提升幅度受原梁受拉鋼筋配筋率控制。設(shè)計時切不可不加分析盲目加大后鋼筋（或其它加固材料）截面面積，無限制提升梁承載力。因為這么構(gòu)件將發(fā)生脆性破壞，設(shè)計是不安全。年1月78哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第79頁§4-2橋梁加固微弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算二、加砼類加固簿弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算特點加厚橋面板類橋梁加固微弱構(gòu)件承載力計算，從原理上講，亦應(yīng)考慮分階段受力特點，按兩階段受力構(gòu)件計算。不過，因為受橋面標(biāo)高限制，后加橋面厚度不可能太大，普通情況下加固后截面中性軸不會進(jìn)入新舊混凝土連接面，新舊混凝土共同負(fù)擔(dān)壓力，受壓區(qū)混凝土應(yīng)變圖存在兩個峰值，考慮到混凝土塑性影響，在極限狀態(tài)下后加混凝土層應(yīng)力亦可到達(dá)抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。這么，加厚橋面板類加固微弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力即可按普通鋼筋混凝土構(gòu)件計算。應(yīng)該指出，采取加厚混凝土橋面板（即加大受壓區(qū)混凝土厚度）方法加固微弱構(gòu)件，其最大允許加厚厚度主要受原梁配筋率控制。設(shè)計時且不可不加分析盲目加大受壓區(qū)混凝土層厚度來無限制提升構(gòu)件承載力，因為這么構(gòu)件可能發(fā)生少筋脆性破壞，設(shè)計是不安全。第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月79哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第80頁§4-3橋梁加固微弱構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算橋梁加固微弱構(gòu)件普通采取粘貼鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）增加斜筋或箍筋截面面積方法進(jìn)行斜截面補(bǔ)強(qiáng)加固。后加鋼板只承受活載引發(fā)剪力，設(shè)計時亦應(yīng)考慮分階段受力。為了與現(xiàn)行橋梁設(shè)計規(guī)范相適應(yīng)，加固微弱構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算表示式可寫成以下形式：第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月80哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第81頁§4-3橋梁加固微弱構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月81哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第82頁§4-3橋梁加固微弱構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算（4-13）年1月82哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第83頁§4-3橋梁加固微弱構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算（4-14）年1月83哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第84頁§4-3橋梁加固微弱構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月84哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第85頁§4-3橋梁加固微弱構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算（4-15）

年1月85哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第86頁§4-3橋梁加固微弱構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算公式（4-15）實際上是要求了采取粘貼鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）進(jìn)行斜截面加固補(bǔ)強(qiáng)上限值。設(shè)計時，首先應(yīng)按公式（4-15）進(jìn)行截面尺寸復(fù)核，只有在滿足公式（4-15）要求前提下，采取粘貼鋼板（或纖維復(fù)合材料）進(jìn)行斜截面加固才是有效。且不可不加分析用盲目增加粘貼鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）截面面積方法，無限制地提升斜截面抗剪承載力，這么將發(fā)生脆性斜壓破壞，設(shè)計是不安全。年1月86哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第87頁§4-4體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件實用設(shè)計方法用體外預(yù)應(yīng)力筋加固簡支梁實際上是一個帶柔性拉桿內(nèi)部超靜定混合體系。這種體系最大特點是預(yù)應(yīng)力筋與梁體混凝土之間無粘結(jié)。同一截面內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間不存在簡單變形協(xié)調(diào)關(guān)系。在外荷作用下，體外預(yù)應(yīng)力筋伸長取決于兩個錨固點間梁體總變形。體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力，取決于梁體混凝土變形發(fā)揮。普通情況下，在極限狀態(tài)時體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力達(dá)不到材料強(qiáng)度設(shè)計值。體外預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計很多特殊問題都是從這一點引發(fā)。一、活荷載作用下體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量計算體外預(yù)應(yīng)力加固體系結(jié)構(gòu)分析關(guān)鍵問題是求解活載作用下體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量，普通采取力法求解。第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月87哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第88頁§4-4體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件實用設(shè)計方法我們在近年開展<體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋設(shè)計理論與施工技術(shù)>課題研究中，提出了利用能量變分原理計算體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量方法。分析中將體外預(yù)應(yīng)力體系看作是混凝土梁和體外預(yù)應(yīng)力筋組成組合體系，充分考慮了混凝土梁與體外預(yù)應(yīng)力之間相互作用，因而其計算結(jié)果更為準(zhǔn)確，但計算過程較繁。為了滿足實際設(shè)計工作需要，我們在理論分析基礎(chǔ)上，對公式進(jìn)行簡化處理。對圖4-2所表示折線形布索情況，給出了用能量變分法求解活荷載作用下體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量實用簡化計算公式。第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算（4-16）

年1月88哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第89頁§4-4體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件實用設(shè)計方法第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月89哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第90頁§4-4體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件實用設(shè)計方法二、體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)力驗算體外預(yù)應(yīng)力加固橋梁構(gòu)件普通均采取帶載加固，其正截面應(yīng)力應(yīng)按兩階段受力構(gòu)件計算。1．預(yù)施應(yīng)力階段應(yīng)力驗算加固前作用恒載由原梁負(fù)擔(dān)，截面應(yīng)力可按開裂鋼筋混凝土彈性體計算：上邊緣混凝土應(yīng)力第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算（4-18）縱向受拉鋼筋拉應(yīng)力（4-19）年1月90哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第91頁§4-4體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件實用設(shè)計方法第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月91哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第92頁§4-4體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件實用設(shè)計方法第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月92哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第93頁§4-4體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件實用設(shè)計方法第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算2．使用荷載作用階段應(yīng)力驗算活荷載由加固后形成梁索組合體系負(fù)擔(dān)。首先應(yīng)按組合體系求解活荷載作用下體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量（公式4-16），然后將預(yù)（4-23）年1月93哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第94頁§4-4體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件實用設(shè)計方法第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算年1月94哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張樹仁教授橋梁病害專題知識專家講座第95頁§4-4體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件實用設(shè)計方法第四章橋梁加固微弱受彎構(gòu)件設(shè)計計